1、防腐蝕工程第二章第1頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四第一節 水玻璃 1.1 水玻璃1.2水玻璃的生產方法 水玻璃又名泡化堿，是一種可溶性硅酸鹽，由一種內含不同比例的堿金屬和二氧化硅的系統所組成，一般均含有水分。Na2OnSiO2、K2OnSiO2；水玻璃分子式中SiO2與Na2O分子數比n稱為水玻璃的模數，一般在1.53.5之間。水玻璃模數越大，越難溶于水。水玻璃的模數越大，膠體組分越多，其水溶液的粘結能力越大。水玻璃在水溶液中的含量（或稱濃度）常用密度或者波美度表示。 第2頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四水玻璃的固化 為加速水玻璃的凝結固化速度

2、和提高強度，水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅酸鈉。當水玻璃模數、密度確定后，氟硅酸鈉的理論用量就是一個定值。氟硅酸鈉固化劑的理論摻量按下式計算： 式中G氟硅酸納用量占水玻璃用量百分率(%);N1-水玻璃中含氧化鈉百分率(%)N2-氟硅酸鈉純度(%)配制耐酸混凝土時，氯硅酸鈉硬化劑的摻量過多是不適宜的，一般摻量為水玻璃用量的1215，這主要視拌制時的溫度來確定。摻量少，凝結固化慢，且強度低；摻量太多，則凝結硬化過快，不便施工操作，而且硬化后的早期強度雖高，但后期強度明顯降低。因此，使用時應嚴格控制固化劑摻量，并根據氣溫、濕度、水玻璃的模數、密度在上述范圍內適當調整。即：氣溫高、模數大、密度小時

3、選下限，反之亦然。第3頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四1、硬化的幾個階段 硬化被認為主要是水玻璃和氟硅酸鈉發生化學反應的結果。硬化要經過水解化合干燥三個階段后，產生強度和耐久性。1）、水解反應階段2）、化合反應階段 第4頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四氟硅酸鈉 氟硅酸鈉系白色結晶或結晶性粉末，比重為2.68，微溶于水，不溶于酒精，有腐蝕性，有毒，在450以上灼傷后，分解成氟化鈉和四氟化硅。 氟硅酸鈉可用于農業上的殺蟲劑，搪瓷的乳白劑，乳白玻璃的造蝕劑，木材的防腐劑和制造其它氟化物原料，并應用于鈹和鋁的冶煉以及醫藥、皮革、橡膠工業等。在耐火材料中可

4、用作水玻璃結合劑的促凝劑。由于氟硅酸鈉在水中的溶解度較小，它與水玻璃的反應是緩慢而又逐漸進行的，這不僅對施工有利而且硬化物的致密性和強度都很高。在水玻璃結合的無機材料中最為常用。氟硅酸鈉是生產過磷酸鈣或鋁廠生產氟化鹽的副產品，一般呈白色結晶粉末。在水中溶解度較小，常溫時1以下，隨溫度升高而略有增大。氟硅酸鈉的水溶液呈酸性（PH3）。這是由于其水解產物中含有氫氟酸的緣故。降低溶液的酸性有利于氟硅酸鈉的水解。當PH時，水解趨于穩定，PH等于4時，水解顯著。PH等于8-8.5時，氟硅酸鈉可完全水解呈二氧化硅凝膠而析出。因此，當氟硅酸鈉加入到水玻璃時，除中和水玻璃溶液中的氫氧化鈉使其析出二氧化硅凝膠而

5、硬化外，氟硅酸鈉本身也是二氧化硅凝膠的來源。氟硅酸鈉微溶于水，298 K下在水中的溶解度為7.62 g/L，而氟硅酸鉀難溶于水，298 K下在水中的溶解度為1.77 g/L.它們在酸中的溶解度高于在水中的溶解度 第5頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四反應的影響水玻璃與氟硅酸鈉的一系列化學反應在混凝土中無法進行完全，外層進行反應的時間較短，內層雖然時間較長，但不能全部反應到底，其反應率僅達80左右。即使各組分的比例得當，在硬化體中，仍然存在著未水化的硅酸鈉和氟硅酸鈉；因此，水玻璃耐酸混凝土硬化過程中所產生的可溶性物質(如NaF)和未參與反應的硅酸鈉的存在，是使得混凝土的抗稀

6、酸性、抗水性和滲透性較差的基本原因。同時，在制備水玻璃耐酸混凝土的過程中，如果氟硅酸鈉用量不足，水玻璃模數過低，密度過大，早期養護溫度過低，也會降低混凝土的抗稀酸性能和抗水性能。水玻璃耐酸混凝土在低溫下的硬化是十分緩慢的，當溫度升高時，它的硬化過程就大大加快。這是由于氟硅酸鈉的溶解度隨溫度的升高而加大，因而導致混凝土的凝結加快，強度提高，一般情況下，耐酸混凝土要在溫暖(10以上)和干燥的環境中硬化，嚴禁澆水養護.第6頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四提高耐酸性能的措施 為了改善和提高水玻璃耐酸混凝土的抗稀酸、抗水性、抗滲透性和其他物理化學性能，配制水玻璃耐酸混凝土的原材料

7、應嚴格按照技術要求進行選擇，配合比應合理設計，養護條件應控制適宜，這樣，才能保證耐酸混凝土內部的硅酸凝膠脫水并形成固態，減少可溶性鈉鹽的含量，提高內部結構的密實性，從而獲得性能良好的耐酸混凝土。 水玻璃外加劑糠醇單體糠酮單體多羥醚化三聚氰胺木質素磺酸鈣+水溶性環氧NNO100355582+345第7頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四有機類膠凝劑有機酸、酯、醛(乙二醛)聚乙烯醇等均可用作水玻璃的膠凝劑。 采用復合硬化劑，提高膠泥強度，降低滲透性和提高耐水性能使堿金屬硅酸鹽固化的硬化劑有；含硅化合物(Na2SiF6、K2SiF6、CaSiO3等)：金屬氧化物(ZnO、MgO、

8、CaO、PbO等)；金屬氫氧化物(Ca(OH)2、Mg(OH)2、Zn(OH)2等)；磷酸鹽(Al(PO3)3、ZnOP2O5、MOnAl3O2mP2O6等)；硼酸鹽(KBO2、CaB4O7等)。 第8頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四水玻璃的生產方法 Na2CO3+nSiO2 2Na2OSiO2+CO2 1）配料與煅燒純堿與石英砂按一定比例經拌料機1攪拌混合后，經過貯料槽2加料斗3，由螺旋輸送機4加入反射爐6內進行煅燒反應。按模數3.3規格生產時，每80公斤純堿(含堿量98%)加干砂(含硅量97)150公斤；按模數4規格生產時，每80公斤純堿(含堿量98%)，加干砂(含

9、硅量97%)183公斤。石英沙含水控制在510%。每班加料一次，每次加料時間為45小時。爐內用煤或重油噴霧燃燒加熱，使料熔融，熔融溫度為14601500，不得低于1350。 第9頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四2）浸溶熔窯加入生料時，已熔融的水玻璃即可從下料口流入冷卻槽中，經小型履帶式輸送機送入貯料捅7內。過磅后，由電動行車將桶內的玻璃塊吊起倒入滾筒8內，根據塊子重量及不同產品規格加入水量，通蒸汽溶解。蒸汽壓力45公斤/厘米2，滾筒轉速24轉/分，模數在3.3以下的塊子，在此條件下經2小時左右就能全部溶解。模數4的塊子，溶解較困難，須在該筒內加入一定數量的液體燒堿，以加

10、速塊子溶解并降低模數，溶解到一定濃度后，放入沉清槽9內，靠自然沉淀除雜質。3）濃縮除去雜質后的溶液送入濃縮槽10內，進行濃縮。液層溫度不超過100槽內用蒸汽盤管加熱，槽底利用熔窯煙道廢氣加熱。溶液濃縮至要求濃度(模數3.3，20時40Be；模數3.6，20時35Be)時即為成品，使可放入成品貯槽12內。 第10頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四 1-拌料機；2-貯料槽；3-加料斗；螺旋輸送機；5-燃料油噴頭；6-反射爐；7-貯料桶；8-滾筒；9-沉清槽；10-濃縮槽；11-離心泵；12-成品貯槽；13-成品貯桶水玻璃干法生產流程圖第11頁，共56頁，2022年，5月20日

11、，0點38分，星期四濕法生產水玻璃 濕法生產水玻璃的整個工藝過程可分為：配料混合、加熱反應、過濾及濃縮。 先將電解燒堿和自來水分別通過計量槽1、2計量后，將自來水放入配料槽3。開啟攪拌，并陸續向槽內投入定量的石英砂，投完后再將燒堿放入配料槽，通過離心泵4打入反應鍋5，然后用直沖與夾套蒸汽同時加熱。在不斷攪拌下使石英砂和燒堿進行反應。反應完畢后取樣分析，測定模數比，如已達到規定的質量，即可將鍋內的料液用反應鍋本身的壓力壓至中間高位槽6，暫時貯放。將此半成品料液放入吸濾槽8，用葉片吸濾器在真空條件下進行吸濾。將成品料液吸入濾液槽10，再通過料泵11打至成品槽。然后，再根據使用單位的需要將部分成品真

12、空蒸發，進行濃縮。 第12頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四1.堿計量槽； 2.水計量槽；3.配料槽；4.離心泵；5.反應鍋；6.中間離位槽；7.葉片吸濾器；8. 吸濾槽；9.清洗槽；10.濾液槽；11.料泵；12.中間儲槽；13真空蒸發器；14.下水槽；15.料泵水玻璃濕法生成（模數2.4）工藝流程圖第13頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四第二節 化工陶瓷與搪瓷 陶瓷是用鋁硅酸鹽礦物或某些氧化物等為主要原料，依照人的意圖通過特定的化學工藝在高溫下以一定的溫度和氣氛制成的具有一定型式的工藝巖石。表面可施釉或不施釉，若干瓷質還具有不同程度的半透明度，通

13、體是由一種或多種晶體或與無定形膠結物及氣孔或與熟料包裹體等微觀結構組成。按所用原料及坯體的致密程度分類 可分為：土器、陶器、炻器、半瓷器、以至瓷器、原料是從粗到精，坯體是從粗松多孔，遙步到達致密，燒結，燒成溫度也是遂漸從低趨高。第14頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四土器是最原始最低級的陶瓷器，一般以一種易熔粘土制造。在某些情況下也可以在粘土中加入熟料或砂與之混合，以減少收縮。這些制品的燒成溫度變動很大，要依據粘土的化學組成所含雜質的性質與多少而定。以之制造磚瓦，如氣孔率過高，則坯體的抗凍性能不好，過低又不易掛住砂漿，所以吸水率一般要保持515之間。燒成后坯體的顏色，決定

14、于粘土中著色氧化物的含量和燒成氣氛，在氧化焰中燒成多呈黃色或紅色，在還原焰中燒成則多呈青色或黑色。我國建筑材料中的青磚，即是用含有Fe2O3的黃色或紅色粘土為原料，在臨近止火時用還原焰煅燒，使Fe203還原為FeO成青色，土器第15頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四陶器 陶器可分為普通陶器和精陶器兩類。普通陶器即指土陶盆、罐、缸、甕，以及耐火磚等具有多孔性著色坯體的制品。精陶器坯體吸水率仍有41 2，因此有滲透性，沒有半透明性，一般白色，也有有色的。釉多采用含鉛和硼的易熔釉。它與炻器比較，因熔劑量較少，燒成溫度不超過1300，所以坯體未充分燒結；與瓷器比較，對原料的要求較

15、低，坯料的可塑性較大，燒成溫度較低。不易變形，因而可以簡化制品的成形，裝缽和其他工序。但精陶的機械強度和沖擊強度比瓷器，炻器要小，同時它的釉比上述制品的釉要軟，當它的釉層損壞時，多孔的坯體即容易沾污，而影響衛生。精陶按坯體組成的不同，又可分為：粘土質、石灰質，長石質、熟料質等四種。粘土質精陶接近普通陶器。石灰質精陶以石灰石為熔劑，其制造過程與長石質精陶相似，而質量不及長石質精陶，因之近年來已很少生產，而為長石質精陶所取代。長石質精陶又稱硬質精陶，以長石為熔劑，是陶器中最完美和使用最廣的一種。近世很多國家用以大量生產日用餐具(杯、碟盤予等)及衛生陶器以代替價昂的瓷器。熱料精陶是在精陶坯料中加入一

16、定量熟料，目的是減少收縮，避免廢品。這種坯料多應用于大型和厚胎制品(如浴盆，大的盥洗盆等)。第16頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四炻器在我國古籍上稱“石胎瓷”，坯體致密，已完全燒結（sinte ring)，這一點已很接近瓷器。但它還沒有玻化(Vitrification)，仍有2以下的吸水率，坯體不透明，有白色的，而多數允許在燒后呈現顏色，所以對原料純度的要求不及瓷器那樣高，原料取給容易。炻器具有很高的強度和良好的熱穩定性，很適應于現代機械化洗滌，并能順利地通過從冰箱到烤爐的溫度急變，在國際市場上由于旅游業的發達和飲食的社會化，炻器比之搪陶具有更大的銷售量。半瓷器的坯料接

17、近于瓷器坯料，但燒后仍有35的吸水率(真瓷器true porceiain吸水率在0.5以下)，所以它的使用性能不及瓷器，比精陶則要好些。炻器第17頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四瓷器是陶瓷器發展的更高階段，它的特征是坯體已完全燒結，完全玻化，因此很致密，對液體和氣體都無滲透性，胎薄處呈半透明，斷面呈貝殼狀，以舌頭去舔，感到光滑而不被粘住，硬質瓷(hard porcetain)具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高級日用器皿，電瓷、化學瓷等。軟質瓷(soft porcelain)的熔劑較多，燒成溫度較低，因此機械強度不及硬質瓷，熱穩定性也較低，但其透明度高，富于裝飾性，所以多

18、用于制造藝術陳設瓷。至于熔塊瓷(Fritted porcelain)與骨灰磁(bone china)，它們的燒成溫度與軟質瓷相近，其優缺點也與軟質瓷相似，應同屬軟質瓷的范圍。這兩類瓷器由于生產中的難度較大(坯體的可塑性和干燥強度都很差，燒成時變形嚴重)，成本較高，生產并不普遍。英國是骨灰瓷的著名產地，我國唐山也有骨灰瓷生產。瓷器第18頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四(1)粘土：為主要的原料，其特點為可塑性；(2)熟料：即利用廢舊的陶瓷制品或鍛燒過的粘土粉碎而成，它起骨架作用，可以防止制品在焙燒過程中收縮和開裂；(3)石英：它在焙燒過程中體積會增大，可以部分地抵償制品的收

19、縮，同時也可提高耐酸度；(4)長石：是助熔劑，它的熔點較低，可降低燒結溫度。隨著制品的要求的不同，它們間的配比可在很大范圍內變化，大致的配比范圍如下：粘上3550、熟料1045%、石英2540%、長石2540%。 制造陶瓷化工設備所用的原料，主要為粘土、長石和石英，來源方便，價錢便宜，制造工藝和設備簡單，各地都能生產，便于推廣使用。 第19頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四半細耐酸陶瓷制品與粗耐酸陶瓷制品粘上、熟料、長石等的粉碎（輪碾機、球磨機）配料干法混合（干式雙軸混合機）濕法混合（雙混合機和黏土潤濕）附加混合（濕法輪碾機）真空處理（帶式真空擠泥機）成型干燥（各式干燥室

20、）施釉干燥燒成砌忖用的耐酸陶瓷制品 黏土的粉碎（刨削機）長石的濕法研磨（球蘑機）濕法混合（槳式攪拌機或螺旋槳攪拌機）濕法分選(篩子)裝有攪拌設備的總泥漿池坯料輸送（泵）坯料干燥坯料脫水（真空壓濾機）粉碎（龍型粉碎機）篩分（控制篩）成型（壓坯機）干燥燒成細耐酸陶瓷制品黏土的粉碎（刨削機）坯料脫水（壓濾機）成型坯料真空處理（帶式真空擠泥機）濕法分選(篩子)濕法混合（槳式攪拌機或螺旋槳攪拌機）長石與熟料的濕法研磨坯料輸送（泵）裝有攪拌設備的總泥漿池燒成施釉干燥耐酸陶瓷制品的生產流程圖 第20頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四用來生產耐酸制品的粘土，其耐火度為16001720；燒

21、結溫度為11501350。為了制造耐酸陶瓷品，采用由各種粘土(有時混有高嶺土)、熔劑和熟料組成的復雜的混合料。混合料中熔劑的加入量，決定于粘土的性能(主要是決定于燒結溫度和耐火度)。實踐證明，只由粘土制成的材料，其單位氣孔率達1315；欲制得氣孔率小于1的制品，就必須往混合料中添加大約1012%的長石或偉晶花崗巖。要制得特種用途的耐酸陶瓷制品，往粘土中加入高嶺土和礬土，以提高其耐急冷急熱性；加入長石、偉晶花崗巖、鋰輝石或滑石、礬土，以提高其化學穩定性。坯料中氧化鎂含量愈高，材料就愈耐酸。P2O5使坯料熔觸溫度降低，但使制品耐酸能力提高(甚至耐氫氟酸)。往坯料中加入Cr2O3 ，能使材料耐堿能力

22、提高，同時還能保持它的耐酸性。 第21頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四2.2化工搪瓷 搪瓷俗稱琺瑯，是在金屬材料制的坯胎表面涂上一層或多層無機材料玻璃質的搪瓷釉，經過高溫發生化學反應而形成的金屬瓷釉系統，這是一種復合材料。 搪瓷制品種類繁多。按所用金屬材料可分為黑色金屬搪瓷和有色金屬搪瓷兩大類；按制造工藝分，有一次搪瓷和兩次或多次搪瓷；若以瓷釉特點命名，有耐酸搪瓷、低熔搪瓷、自潔搪瓷和微晶搪瓷等；按制品用途劃分，常分為日用和非日用搪瓷兩大類。 第22頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四化工搪瓷的瓷釉原料是由石英砂、長石等天然巖石加助熔劑(如硼砂、純堿

23、、碳酸鉀、氟化物等)以及少量密著劑(鎳、鈷、銅、銻、錫等金屬的氧化物)。經粉碎后按一定比例混合，在11301150溫度下熔融成為玻璃態物質。然后再加水、粘土、乳化劑等在研磨機內充分磨細，制成瓷釉漿。利用噴槍將瓷釉漿均勻地噴涂在鋼鐵設備表面，再進入加熱爐于800900溫度下進行燒結，即得到緊密粘附在鋼鐵表面的玻璃質搪瓷。搪瓷層通常要在鋼鐵設備表面涂覆兩層不同組成的瓷釉。直接與鋼鐵接觸的稱為底釉，在原料配比上要求盡可能與鐵具有相近的熱膨脹系數；瓷釉的熔融物應該有較小的表面張力，使得能很好地浸潤鋼鐵表面而提高粘結強度。面釉則主要起防腐和抗腐蝕的作用。面釉一般涂覆23次。無論是底釉或面釉，每涂覆一次都

24、必須燒結一次。搪瓷層的總厚度通常約0.81.5mm。化工搪瓷除了氫氟酸、含氟化物溶液、濃熱磷酸以及強堿外。對于各種濃度的無機酸、有機酸、有機溶劑和弱堿等都具有良好的耐蝕性。第23頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四瓷釉料的組成、原料和作用 組分作用組成所用原料及要求基體劑形成瓷釉的主體并決定主要性能的成分氧化硅、氧化硼、氧化鉛石英砂（SiO299，Fe2O30.1）、硼酸（H3BO398.5，Na2SO40.4%,Fe2O30.01%）助溶劑促使瓷釉熔融并調整其性能氧化鈉（鉀）、氧化硼、氧化鍶碳酸鈉（鉀、鍶）、硝酸鈉（鉀）、硼砂乳濁劑保證瓷釉遮蓋金屬坯件，制成不透明瓷釉氧化

25、鈷、氧化銻、氧化鈦等相應化工原料密著劑促進底釉與金屬抷體牢固結合氧化鈷、氧化鎳和氧化銅等相應化工原料 氧化劑為防止瓷釉中某些氧化物在熔融時被還原并促進溶化含氧酸鹽硝酸鈉(鉀)輔助劑熔加輔助劑，直接加入釉料目的在于降低瓷釉和制品燒成溫度，改善瓷釉性能氧化鋅、氧化鈣、氧化鎂及某些稀土金屬化合物相應的化工原料和化學試劑后加輔助劑，在釉塊研磨時加入或直接加入釉漿，目的在于改善釉漿的涂敷性鋁硅酸鹽、鋁酸鹽和其他含氧酸鹽粘土、鋁酸鈉、氧化鉀等著色劑為彩色搪瓷中所用或使釉著色，或在制品上做成顏色圖案及花紋各種有彩色離子的金屬氧化物相應的化工原料和化學試劑第24頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分

26、，星期四底釉 原料石英、長石、硼砂純堿硝酸鈉氧化鈷螢石錳粉配比827450.51.5化學式SiO2、Al2O3K2O+Na2OB2O3CaF2密著原料組成范圍4557571720515350.53常用底釉的原料配比和化學組成范圍 與金屬牢固地密著；熔融時能很好地浸潤金屬坯胎的表面，并以致密的薄層均勻地覆蓋在坯胎上，沒有孔洞、氣飽和碎裂，具有與坯胎金屬相適應的膨脹系數；有很大的軟化范圍，以便制品燒成時從金屬中逸出的氣體能夠在底釉完全熔融前都被除去，能與罩在它上面的面釉結合得良好；具有合適的化學組成，一般均含有一定量的密著原料。第25頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四面釉 1

27、）乳濁性能優良，能遮蓋住深色的底釉；2）軟化溫度應略低于底釉；3）膨脹系數應略小于金屬；4）瓷釉層對水、酸液、堿液和鹽類溶液的作用穩定；5）瓷釉層的熱穩定性好，能經受一定的溫度變化；6）有優良的光澤。原料長石石英硼砂硅氟化鈉螢石氧化銻純堿硝酸鈉氧化鈦銻面釉配比3.022.522.517.05.03.0鈦面釉配比34.239.16.36.014.4化學式SiO2B2O2Al2O3K2O+Na2OCaF2Na2SiF4Sb2O3TiO2銻面釉組成范圍374558681218477101015-鈦面釉組成范圍38501520031015-610-1520第26頁，共56頁，2022年，5月20日，0

28、點38分，星期四搪瓷釉制備的工藝流程 經過加工處理的各種原料處理稱量、混合溶制成粒干燥、貯藏干法研磨濕法研磨過篩過篩釉粉老化釉漿第27頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四第三節 玻璃 凡無機物融體通過一定方式冷卻，因粘度逐漸增加而具有固體的機械性質與一定結構特征的非晶體物質，都稱為玻璃。 玻璃的材料特性 :各向同性；無固定熔點；亞穩性；性質變化的連續性與可逆性。此外，玻璃材料還具有一些良好的理化性能，如良好的光學性能，較高的抗壓強度、硬度、耐蝕性及耐熱性等。玻璃的工藝特點在于： 可以通過化學組成的調整，并結合各種工藝方法（例如表面處理和熱處理等）來大幅度、連續調整玻璃的物理

29、和化學性能，以適應范圍很廣的實用要求；可用吹、壓、拉、澆鑄等多種多樣的成形方法，制成各種空心和實心形狀。還可以通過焊接和粉末燒結等加工方法制成型狀復雜、尺寸嚴格的器件。 第28頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四工業用的玻璃一般是用多種無機礦物為原料，經粉碎、過篩、混合、熔融、澄清、勻化以后加工成型、熱處理制成產品； 浮起法制造平板玻璃流程示意 第29頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四玻璃的組成主要是各種氧化物，加SiO2、B2O3、P2O5、BaO、CaO、K2O、MgO等，它們由制玻璃原料石英砂、硼酸、硼砂、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長石、純堿、芒硝

30、、碳酸鉀等物質進入玻璃。氧化物加入目的降低增加氧化硅（SiO2）相對密度熔融溫度、退火溫度、化學穩定性、熱穩定性、機械強度氧化硼（B2O3）熔融溫度、韌性、析晶性化學穩定性、耐熱穩定性、折射率、光澤氧化鉛（PbO）熔融溫度、化學穩定性相對密度、光澤、折射率氧化鋁（Al2O3）析晶性熔融溫度、韌性、化學穩定性、機械強度氧化鎂（MgO）析晶性、韌性耐熱性、化學穩定性、退火溫度、機械強度氧化鋇（BaO）熔融溫度、化學穩定性相對密度、光澤、折射率、析晶性氧化鋅（ZnO）熱膨脹系數熱穩定性、化學穩定性、熔融溫度氧化鈉（Na2O）化學穩定性、熱穩定性熔融溫度、析晶傾向、退火溫度、韌性表面導電度、熱膨脹系數

31、、分電常數氧化鉀（K2O）與Na2O同增加光澤、其他同Na2O氧化鈣（CaO）熱穩定性硬度、化學穩定性、機械強度、析晶性、退火溫度第30頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四玻璃纖維的成型過程 第31頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四耐蝕玻璃 石英玻璃 石英玻璃的性質是：軟化溫度高，石英玻璃的制品能加熱到1400；由于熱膨脹系數小(=5.810-7)，因此熱穩定性高；在2504700毫微米范圍內透明度高；甚至在高溫下，介電損耗和導電率都很小；化學穩定性高，特別是對酸和水。 由于熔融物的粘度大，甚至在溫度2500時還不能澄清，即不能放出夾雜的許多氣泡，還由

32、于石英玻璃在溫度1600左右開始蒸發，致使石英玻璃的生產比較復雜。超過2000蒸發非常劇烈，可能失掉全部熔融物。更為困難的是選擇熔化器的材料，這種材料不僅要耐高溫，還要不使熔融物污染。石英玻璃二氧化硅的含量不少于99.5、基本氧化物(RO、R2O)的含量不多于0.15，富選純石英砂是生產不透明石英玻璃的原料。石英砂的污染程度較大時，石英玻璃的性質就會顯得很差。 第32頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四不透明石英玻璃是一種白色半透明物質，這種外觀是由于玻璃中含有大量的氣泡(直徑0.0030.3毫米)所致，但是除了透明度以外，這幾乎并不影響石英玻璃的寶貴的性質。不透明石英玻璃

33、的制造比較簡單，它在許多情況下可以代替透明的石英玻璃。 熔制不透明石英玻璃最普遍而且最簡單的方法是用電流將埋入砂子中的碳棒或石墨棒加熱到高溫(約1900)。貼近碳棒的砂層是逐漸熔化的，加熱的持續時間越長，棒心周圍形成的熔融石英層就越厚。幾乎沒有氣泡的透明石英玻璃可用裝備復雜的真空壓縮式電爐制造。在這種爐中，盛有石英塊的石墨坩堝放在堅固的用水冷卻的雙壁金屬罩內。熔化在真空下進行，熔化將要結束時，使爐內壓力達到2030大氣壓或者更高一些。在這樣的壓力下，將電爐冷卻，然后將制得的全透明玻璃塊送去進一步加工。 第33頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四就組成和性質而言，類石英玻璃接

34、近石英玻璃，但是它們的生產方法是彼此不同的。類石英玻璃的原玻璃組成如下(克分子)：SiO26080，B2O3 1830，Na2O 0412。這種玻璃采用普通方法進行熔制與成型。熔制玻璃的溫度不超過14801500。退火制品要經過二次熱處理，處理時間為3晝夜，溫度為525650，在此過程中玻璃產生分相。經低溫處理的制品，其外貌完全不同于原制品，經高溫處理(625650)的制品則會失去透明度，而變為乳白色。然后，將制品放在苛性鈉的濃溶液或10的HF溶液中處理，以除去表面上的火力拋光層。之后，在2050下用3N的HCl處理，或在98下用3N HCl+5N H2SO4的混合酸處理，也可用其他酸處理。經

35、過這種處理之后，可溶相硼酸鈉被浸析出來。然后用水沖洗制品，干燥，并在800900下燒結。經燒結后，酸處理所形成的孔隙就會閉合，制品尺寸減小而變為透明。類石英玻璃主要用于制造薄壁的化學容器、管子，以及其他制品。 耐蝕玻璃 類石英玻璃 第34頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四耐蝕玻璃 實驗室玻璃 化學試驗室玻璃以它本身的組成來看是復雜的多元系統的玻璃。生產這種玻璃在形成玻璃的氧化物中通常是利用硼酐、氧化鋁、氧化鋅和氧化鋇，還可以應用氧化鈦和氧化鋯。由于化學實驗室玻璃較其他的玻璃含有的堿性氧化物為少，所以它有較大的化學穩定性。 熔制和澄清高硅硼酸鹽玻璃，其粉料的均勻度是具有特別

36、重要意義的。這種玻璃即使在高溫1500下粘度還是很大，所見必須加強它的澄清，不僅可加氧化砷和硝酸鉀，還可使用食鹽(1)和硅酸鈉或硫酸銨(0.30.5)。在熔化好了以后還必須攪拌34次。由于熔體有較大的結晶傾向、并且粘度很高，所以成型溫度要在14001450。通常熔制的時間視窯溫和坩堝容量而定，一般需時2535小時。 第35頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四第四節 鑄石 所謂鑄石就是以天然巖石為主要原料，經粉碎、配料、熔化、澆鑄、成型、結晶、退火而成的工業制品。通俗地說，鑄石就是由熔鑄方法制造的人造巖石。 化學成分SiO2Al2O3+TiO2Fe2O3+FeOCaOMgOK

37、2O+Na2O重量比4749162114178116824鑄石的化學成分 目前國內外用于生產鑄石的原料主要為玄武巖、輝綠巖，其次為角閃巖、冶金爐渣、電廠煤灰渣及某些礦山圍巖等。生產實際中，除主要原料外，還常根據工藝條件需要加入其它輔助原料，如石灰巖、白云巖、菱鐵礦、石英砂、蛇紋巖及工業廢料(如電廠粉煤灰)等。一般在爐料中還要加入助熔劑(螢石)和結晶劑(鉻鐵礦或鉻渣)等。 第36頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四鑄石的礦物成分主要為輝石類礦物(普通輝石，有時有透輝石)，少量黃長石、鉻鐵礦、磁鐵礦、玻璃相。偶有鈣鐵礦、硅灰石、橄欖石。鑄石生產過程的目的是把原料中的復雜礦物相(

38、斜長石、輝石、橄欖石、角閃石等)轉變為單一礦物相輝石。生產中的熔化和結晶工序就是實現這個轉化的于段。鑄石中的礦物相是在熔體速冷中產生的，所以一般均呈發育不良的晶形，以微晶集合體或晶體的骨架骸晶出現。骸晶是在鑄石熔體粘度急劇增大，結晶物質構造單體運輸困難的情況下形成的。 第37頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四鑄石的耐酸堿性 鑄石是由普通輝石礦物構成，除氫氟酸和過熱磷酸外，在所有酸堿中幾乎不溶解。此外，鑄石在和酸堿作用后，表面能逐漸生成一層鋁硅酸鹽保護膜，它能防止介質的化學腐蝕。因此鑄石在耐化學腐蝕方面優于不銹鋼和鉛。鑄石的化學穩定性主要取決于結晶程度和礦物相。未結晶的玻璃

39、體其化學穩定性較結晶的產品差幾十倍，因此生產耐酸粉必須要用結晶的鑄石廢品，而不能用玻璃體鑄石。鑄石制品的的抗沖擊性能和熱穩定性很差，鑄石制品用作金屬設備的襯里是一種比較理想的耐化學腐蝕材料，它的耐腐蝕性顯示出獨特的優越性。象環氧樹指不耐強酸、橡膠不耐有機溶劑、聚氯乙烯不耐高溫、不銹鋼不耐鹽酸、花崗巖材料易層層剝落等，唯獨鑄石性能比較全面，能在各種條件下使用。其耐磨性比合金、普通鋼材、鑄鐵高數倍甚至十幾倍，比相同材質的燒結制品也要高出數倍。 第38頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四鑄石生產的工藝特點 鑄石生產的一般工藝過程，與熔鑄耐火材料相同，為原料制備配料混合加工熔融澆鑄

40、成型退火處理后加工。它比普通玻璃的生產多了一個結晶過程，比普通陶瓷的生產多了一個熔化過程 鑄石熔體一般在1350左右開始出現，但為了使熔體充分熔融，保持適當的流動性，一般將沖天爐或池窯的爐溫控制在1500左右，鑄型溫度一般控制在1300左右。溫度高，結晶緩慢；溫度過低，熔體粘度增大，制品結構不均勻。結晶工序是晶體的析晶生長過程，決定鑄石晶體的發育和內部結構，是決定鑄石質量的關鍵。 第39頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四鑄石中試研究示例 1.配料：按原料的化學成分配料，將頁巖粉碎到1.0厘米以下，按配比均勻混合后，裝入坩鍋。2.熔化：采用4880厘米直筒型坩堝窯，用焦粉作

41、燃料，一次裝入50公斤，用700瓦吹風機吹風。熔化周期，從裝入坩堝到出爐一般需2.53小時，開始熔化溫度在13501400，完全熔化溫度為14501500，熔化時間11.5小時，在熔化過程中加強攪動，以保證三種原料互相擴散，達到均化和脫氧。3.澆鑄：熔化好的巖漿出窯后，稍停片刻，除去面上的渣，即可澆鑄。澆鑄的速度不要太快，以免底部鐵水沖出、混入制品，影響質量。澆鑄的溫度一般為13001350，此時，巖漿流動性較好。低于1300，則巖漿粘度大，成型困難，制品表面不平整，有時還產生玻璃線，影響澆鑄數量和制品質量；第40頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四如澆鑄溫度太高，澆鑄后又

42、馬上放入結晶爐，則因巖漿散熱慢，入爐后仍處于軟化狀態，導致結晶緩慢，甚至出現不結晶的產品，因此當燒鑄溫度過高時，澆鑄后就不忙立即送入結晶爐，待開始凝固后再放入爐內結晶。4.結晶在12千瓦箱型電阻爐進行，加熱室尺寸200300500毫米，結晶溫度控制在860900，結晶時間為2040分鐘，結晶制度控制是否合理，將影響制品的質量，根據試驗，制品厚度每增加l2厘米，結晶溫度可降低1020，結晶時間可增長510分鐘。至于結晶過程是否已經完成或結晶制度是否合理，可間隔一定時間后，從結晶爐內取出一塊制品，打斷后，觀察斷面來判斷，如斷口為瓷狀，則表示結晶良好；如斷口很粗或呈暗亮色，略具玻璃光澤，則需分析原理

43、，調整結晶制度。5)退火：退火在馬弗爐內進行，開始退火溫度為660700，冷卻速度為1020/小時，250以下在爐內自然降溫，至5060出爐，全部退火時間為4050小時，按這樣的退火制度，一般都能防止產品發生炸裂。第41頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四第五節 花崗石及其他耐蝕天然石材 天然花崗石是火成巖，也叫酸性結晶深成巖，屬于硬石材。由長石、石英及少量云母組成。花崗石構造致密，呈整體的均粒狀結構。常按其結晶顆粒大小分為“偉晶”、“粗晶”、“細晶”三種。花崗石二氧化硅含量多在70%以上。顏色較淺，以灰白、肉紅色者常見。主要由石英、長石和少量黑云母等暗色礦物組成。石英含量

44、為20%-40%，堿性長石約占長石總量的2/3以上。堿性長石為各種鉀長石和鈉長石，斜長石主要為鈉更長石或更長石。暗色礦物以黑云母為主，含少量角閃石。具典型的花崗結構或似斑狀結構。 第42頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四建筑材料放射性核素限量 國家強制性標準GB6566-2001建筑材料放射性核素限量自2002年7月1日起開始實施，標準中將石材放射性分為A、B、C三類， 放射性類別IRa內照射指數Ir外照射指數使用范圍A1.01.3其產銷與使用范圍不受限制B1.31.9不可用于住宅、醫院、學校、幼兒園等I類民用建筑的內飾面，可用于I類民用建筑的外飾面和其他一些建筑的內外飾

45、面C2.8只可用于建筑物的外飾面和室外其他用途2.8只可用于碑石、海堤、橋墩等人類很少涉及到的地方第43頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四花崗石防腐耐酸化工裝備：酸堿貯槽，電解槽，電鍍槽，拉絲槽；顏料漂洗池，反應池，發酵池，污水池，中和池；酸堿泵基礎，防腐管架，酸堿車間地坪、樓面、下水管道，酸堿溝，尾氣吸收塔，硝化鍋，氨液罐，濃縮鍋。 第44頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四花崗石的工業技術要求 1.對天然花崗石荒料的主要要求 2對耐酸、耐堿花崗石的質量要求 (1) 耐酸花崗石的質量要求主要化學成分要求：SiO270%75%，含量越高耐酸性能越好；A

46、l2O313%15%；Fe2O30.5%；CaO0.8%；MgO0.4%；耐酸度大于97.5%。熱阻率(經過1040次熱變化后的抗壓強度)大于16.2MPa，熔點1610，膨脹系數小于810-3，吸水率小于1.5%。(2) 耐堿花崗石的質量要求 要求CaO、MgO含量高，含量越高耐堿性越好，有些耐酸石材SiO2含量高，但孔隙率小，亦可作為耐堿石材使用。青島料石總廠生產的耐堿花崗石產品化學成分如下：SiO2 76.6%、Al2O3 14.39%、(K2O+Na2O)9.07%、Fe2O3 1.14%、CaO 1.34%、MgO 0.68%。 第45頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分

47、，星期四花崗石加工技術 花崗石加工的基本方法有：鋸割加工、研磨拋光、切斷加工、鑿切加工、燒毛加工、輔助加工及檢驗修補。 第46頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四長石長石是由硅氧四面體組成架狀構造的鉀、鈉、鈣鋁硅酸鹽礦物。在自然界中，長石大致分三大系列。一是由鉀、鈉兩組長石相互混熔而形成的堿性長石系列，它包括正長石、微斜長石、透長石、冰長石及歪長石五種；二是由鈉、鈣長石兩種組份相互混熔而形成的斜長石系列。目前習慣上只按鈉、鈣組分含量比列的不同而將斜長石分為六種， 第47頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四第六節 碳素材料 人們從礦物體中開采得到的碳有三種

48、形態：金剛石、石墨和各種煤炭。金剛石和石墨是結晶形碳，各種煤炭為無定形碳。它們那是碳的同素異構體。 碳有三種同素異形體；無定形碳、石墨和金剛石。無定形碳和石墨的成品通稱碳素制品,它們的制造方法類似陶瓷。由于碳石墨制品具有一系列優良的物理、化學性能而被廣泛應用于冶金、機電、化工、原子能和航空等工業部門。無煙煤、石油焦、瀝青焦和冶金焦是生產各種炭制品的主要原料，特別是石油焦和瀝青焦是生產人造石墨的重要原料。用石油焦和瀝青焦為原料生產的人造石墨產品，其質量比用天然石墨生產的還要好。 第48頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四碳石墨材料性能碳石墨材料除了強氧化性酸如硝酸、鉻酸、發煙

49、硫酸和溴、氟外，對其他各種酸、堿、鹽和有機化合物只有很高的化學穩定性。在強氧化劑中會發生膨脹、軟化而破壞，例如在濃硝酸中、出于酸的陰離子會滲到石墨晶體晶格平行層之間，使平行層的晶格斷裂而形成由酸的陰離于與石墨碎片所組成的石墨酸。在高溫的空氣中(450)、空氣中的氧亦會滲入石墨的平行層之間，使分子層距離擴張，破壞晶格，形成近似的組成為C3O的化合物。所以石墨在空氣中的最高允許使用溫度為400，但在還原性或中性氣氛里，即使達到3000也是穩定的。另外石墨還是一種具有優良自潤滑特性的減摩材料。 第49頁，共56頁，2022年，5月20日，0點38分，星期四炭和石墨制品的生產工藝 煅燒就是將生產炭和石

50、墨制品的各種焦炭，無煙煤在基本上隔絕空氣的條件進行高溫干餾。各種炭素原料在煅燒過程中從元素組成到組織結構都發生一系列深刻的變化。煅燒是炭和石墨制品生產第一道熱加工工序。為了保證成品質及提高成品率，必須對原料的煅燒質量予以重視。特別是生產石墨化制品或炭塊等制品時，更是如此。煅燒溫度一般應達到1300左右，這一溫度是各種焦炭及無煙煤體積收縮相對穩定的溫度。生制品的焙燒溫度一般是在10001250之間(產品本身受熱的溫度)。煅燒溫度應略高于焙燒溫度，煅燒溫度控制在1300左右是比較適宜的。焙燒是使粘結劑焦化，在骨科顆粒間形成焦炭網格，把所有不同尺寸的骨料顆粒牢固的連結在一起，才能使產品具有一定機械強度、耐熱、耐腐蝕、導電且導熱良好的成品或半成品(半成品指尚需進一步石墨化的產品)。 第50頁，共56頁